裂解气热量综合利用方法及所使用的废热锅炉

摘要

本发明公开了一种采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中的裂解气热量利用方法及所使用的废热锅炉。该方法通过将高温裂解气作为废热锅炉的加热热源副产蒸汽，废热锅炉的副产蒸汽可作为原料汽化器的补充蒸汽，而原料汽化器排出的蒸汽冷凝液可作为锅炉补充水，从而实现了裂解气热量的间接综合利用和蒸汽与水资源的循环利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂解气热量利用方法及所使用的设备，特别是公开一种采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中裂解气热量综合利用方法及所使用的废热锅炉。

背景技术

在采用醋酸或丙酮等原料，经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中，从裂解炉出来的高温裂解气，目前普遍采用空气冷却、水冷却等措施将其冷却下来的方法，热量未被利用。利用裂解气余热预热进料原料蒸汽是比较可行的一种方法，能够将高温裂解气的热量利用一部分，具有明显的节能效果。这种方法所采用气-气换热方式，众所周知，相对于液-液换热或者有相变过程的换热，不论这种方法中气-气换热器设计得如何合理、高效，其气-气传热系数都将比较小，一般不超过200Kcal/(m²·h℃)，明显低于有相变过程的换热系数。而且，气-气换热所需要的两端温差一般均要求100℃以上。因此，采用高温裂解气气-气换热预热进料原料蒸汽的方法，其裂解气出口的温度一般只能降至350℃以上、甚至仍高达500℃，这一方法的热利用效率仍有进一步提高的余地。其中一个方向是在换热的一侧引入相变过程，如汽化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是：针对上述现有技术存在的缺陷，在换热的一侧引入相变过程，提供一种利用裂解气热量副产蒸汽并循环汽化原料的裂解气热量综合利用方法，以尽可能地利用裂解气的高温能量，节约能源消耗。

本发明所要解决的技术问题之二是提供上述裂解气热量综合利用方法所使用的废热锅炉。

作为本发明第一方面的一种裂解气热量综合利用方法，其特征在于：裂解炉出来的高温裂解气，通过一种废热锅炉加热锅炉给水产生副产蒸汽，废热锅炉的副产蒸汽通过蒸汽分配站进行分配，蒸汽分配站通过释放部分副产蒸汽作为其他工序的加热热源或者根据需要补充部分蒸汽来进行分配调节；蒸汽分配站出来的全部或部分蒸汽用作原料汽化器的加热热源，原料液进料被汽化后进入裂解炉产生高温裂解气，而原料汽化器排出的蒸汽冷凝液可进入冷凝液收集站作为锅炉补充水循环使用，冷凝液收集站通过补充部分蒸汽冷凝液或水，或者根据需要排放部分冷凝液至其他工序来进行分配调节。

本发明所述的原料汽化器的温度为50℃～150℃；所述副产蒸汽的温度为150℃～200℃。

由于裂解气中可能析出炭或其他聚合物，为了有效实施本发明，需要合理设计废热锅炉。作为本发明第二方面的废热锅炉，包括一筒体及置于筒体下部的单组或多组U型换热管；所述筒体的下部为卧式圆筒，上部为立式圆筒，每组U型换热管均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体；所述U型换热管的长直管长度L以及大半径180°U型弯头的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径；所述裂解气走U型换热管的管程是从U型换热管下部进入、上部离开。

本发明废热锅炉上部筒体空间为蒸汽的汽相空间。裂解气经废热锅炉下部筒体U型换热管利用热量后，温度仍可高达250～500℃。因此，为了有效利用裂解气的热量，可以在废热锅炉上部筒体内设置过热段，充分利用裂解气的余热来加热饱和蒸汽使其过热。同样地，由于裂解气中可能析出炭或其他聚合物，为尽量减少裂解气的析炭或聚合，保证装置较长周期的安全运行，从而有效地实施本发明，所述过热段由单组或多组U型换热管组成，每组U型换热管均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体，其中长直管长度L以及大半径180°U型弯头的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。

本发明可应用在采用醋酸或丙酮等原料经裂解制备乙烯酮及其衍生物的生产领域中。本发明提出的方法通过将高温裂解气作为废热锅炉的加热热源副产蒸汽，废热锅炉的副产蒸汽作为原料汽化器的补充蒸汽，而原料汽化器排出的蒸汽冷凝液又作为锅炉补充水，从而实现了裂解气热量的间接综合利用和蒸汽与水资源的循环利用。采用本发明提出的方法后，不仅可以大大减少蒸汽和锅炉补充水的用量，而且甚至可以有盈余的副产蒸汽对外供应，可以节约能耗10％～35％。裂解气经热量利用后，其温度最低可降低至约250℃。

附图说明

图1为本发明裂解气热量综合利用方法的流程示意图。

图2为本发明U型换热管结构示意图。

图中：1-废热锅炉，2-U型换热管，3-原料汽化器，4-裂解炉，5-蒸汽分配站，6-冷凝液收集站，7-过热段，11-筒体，21-长直管，22-大半径180°U型弯头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

参看图1，原料液经过原料汽化器3汽化后形成原料蒸汽，原料蒸汽进入裂解炉4。从裂解炉4出来的高温裂解气，温度高达600℃～800℃，从废热锅炉1内置的U型换热管2的下部进入，换热后从上部离开，高温裂解气加热锅炉给水产生副产蒸汽，废热锅炉的副产蒸汽通过蒸汽分配站5进行分配，蒸汽分配站5通过释放部分副产蒸汽作为其他工序的加热热源或者根据需要补充部分蒸汽来进行分配调节；蒸汽分配站5出来的全部或部分蒸汽用作原料汽化器3的加热热源，原料液进料被汽化后进入裂解炉产生高温裂解气，而原料汽化器3排出的蒸汽冷凝液可进入冷凝液收集站6作为锅炉补充水循环使用，冷凝液收集站6通过补充部分蒸汽冷凝液或水，或者根据需要排放部分冷凝液至其他工序来进行分配调节。

废热锅炉，包括一筒体11及置于筒体11下部的单组或多组U型换热管2；筒体11的下部为卧式圆筒，上部为立式圆筒，每组U型换热管均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体。

参见图2，每组U型换热管2的长直管21长度L以及大半径180°U型弯头22的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径；具体实施中，可以根据需要的换热面积和实际的设备尺寸空间限制，确定采用单组还是多组以及L和R的具体数值。

裂解气走U型换热管2的管程是从U型换热管下部进入、上部离开。

本发明的实施例1和实施例2中筒体11下部均设置有两组U型管，其中L＝40DN，R＝10DN。与实施例1唯一的不同之处便是，废热锅炉2的上部立式筒体内设置了过热段7。过热段7也由单组或多组U型换热管2组成，每组U型换热管2均由长直管与大半径180°U型弯头串联成为一个整体，其中长直管长度L以及大半径180°U型弯头的弯曲半径R，分别满足L≥15DN，R≥5DN，其中DN为所述长直管的公称直径。具体实施中，可以根据需要的换热面积和实际的设备尺寸空间限制，确定采用单组还是多组以及L和R的具体数值。在具体的实施例2中，废热锅炉2的上部立式筒体内设置了两组U型管，其中L＝20DN，R＝10DN。实施例1与实施例2中采用的工序流程和设备均相同。

作为对比，实施了对比实施例1与对比实施例2。对比实施例1按照普通的流程进行组织，未采用任何利用裂解气热量的措施，原料经汽化器汽化后进入裂解炉，裂解炉出来的高温裂解气经循环水冷却后进入后续工序。对比实施例2与对比实施例1唯一的不同之处便是，对比实施例2中高温裂解气从裂解炉出来以后，先经过套管式换热器预热进入裂解炉之前的被汽化后的原料蒸汽，裂解气经余热利用之后再进入后续工序。对比实施例1和对比实施例2中采用的其他工序流程和设备均与实施例1与实施例2相同。对比实施例2采用的裂解气余热利用方法另有专利保护。本发明的权利保护以权利要求书为准。

实施例1、实施例2以及对比实施例1、对比实施例2的相关结果见下表1，可见本发明提出的裂解气热量利用方法具有更加节能、经济的优点。

表1实施例1、实施例2以及对比实施例1、对比实施例2的相关结果

 

序号蒸汽/锅炉补充水消耗能耗实施例11(以此为基准)1(以此为基准)实施例21.00.92对比实施例10(按最多可副产蒸汽计，则为-1)0.81对比实施例20(按最多可副产蒸汽计，则为-1)0.80

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。